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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für die Leitschaufeln eines Axialverdichters mit einer Verstellhülse, die im Innenraum des Verdichters axial verschiebbar und von mindestens einem Stellmotor angetrieben ist, wobei die Verbindung zwischen Stellmotor und Verstellhülsen über Schubstangen mit kugelkopfartigen Enden erfolgt.
Axialverdichter mit einer Verstelleinrichtung der vorstehend genannten Art sind aus der CH-PS Nr. 553921 bekannt ; bei dieser Konstruktion wird die Verstellhülse, die über fest an ihr befestigte Stangen auf im Gehäuse angeordneten Auflageböcken gleitfähig gelagert ist, mit Hilfe von zwei bezüglich des Arbeitsmittels parallel zueinander geschalteten Servomotoren axial verschoben.
Infolge unvermeidbarer Gleichlauf-Ungenauigkeiten der beiden Servomotoren kann es bei dieser Konstruktion zu einem Verklemmen der Verstellhülse kommen, wenn diese eine relativ kurze axiale Länge und einen grossen Durchmesser hat.
Ferner ist eine Verstelleinrichtung bekannt (CH-PS Nr. 557960), bei der für jede Stufe ein drehbarer Verstellring vorgesehen ist. Die einzelnen Verstellringe sind untereinander durch drei über den Umfang verteilte Federbänder verbunden, die ihrerseits am Schaufelträger drehbar gelagert sind. Beim Verdrehen eines angetriebenen Verstellringes verdrehen sich alle andern Verstellringe in Richtung zu dem Fixpunkt am Schaufelträger linear abnehmend, wobei die Federbänder verwunden werden. Wegen der Torsionsbeanspruchung der Federbänder sind der Drehung der Verstellringe und damit einer Verstellung der Leitschaufeln enge Grenzen gesetzt ; darüber hinaus ist der Verstellwinkel umso kleiner, je näher die Stufe dem Auflagepunkt der Federbänder auf dem Schaufelträger liegt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Verstelleinrichtung für die Leitschaufeln von relativ wenigen Stufen eines Axialverdichters zu schaffen, bei der einerseits der geschilderte Klemmeffekt vermieden und anderseits ein über alle Stufen gleicher, relativ grosser Winkelbereich bei der Verstellung überstrichen wird. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Verstellhülse zunächst durch mindestens drei, über ihren Umfang verteilte Schubstangen mit einem, zu ihr konzentrischen, drehbaren und axial sowie radial geführten Stellring verbunden ist, der über ein Gestänge und Hebel von dem Stellmotor angetrieben ist.
Bei der neuen Konstruktion erfolgt die Verstellung durch einen einzigen Stellmotor, der über Gelenkhebel und ein Gestänge auf einen Stellring wirkt ; durch das Drehen des axial festen und auch radial geführten Stellringes wird durch die Schubstangen die ebenfalls axial geführte Verstellhülse axial verschoben, die dann-wie bei der eingangs erwähnten Konstruktion - über die Verstellhebel die Leitschaufelverstellung bewirkt. Durch die Anordnung von drei über Kugelgelenke gelagerten Schubstangen für die Übertragung der Stellkräfte werden Kippmomente an der Verstellhülse vermieden. Weiterhin ist der Verstellbereich dieses Verstellsystems gegenüber der erwähnten Federband-Konstruktion durch die Verwendung der drei Schubstangen genügend gross.
Für den Ausgleich von Montage-Ungenauigkeiten ist es vorteilhaft, wenn die Schubstangen in ihrer Länge einstellbar sind. Die Führung des Stellringes in axialer und in radialer Richtung lässt sich konstruktiv einfach verwirklichen, wenn der Stellring schmierfrei in einer Nut des Schaufelträgers gelagert ist.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Teil der unteren Hälfte eines, in einer horizontalen Trennebene geteilten Verdichtergehäuses, in dem die Verstellhülse und die Verstelleinrichtung gelagert sind ; im linken Teil der Zeichnungen ist die Verstellhülse zum Teil bis zur horizontalen Trennebene weggebrochen. Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch den gleichen Gehäuseteil gemäss der Schnittlinie II-II von Fig. 1, wobei in dieser Zeichnung weite Bereiche der Verstellhülse ebenfalls im Schnitt gezeigt sind.
Das nur teilweise dargestellte Gehäuse-l-des mit einem saugseitigen Ende dargestellten Verdichters enthält links den Ansaugraum --2--, der über einen Einlaufring --3-- in den nicht weiter dargestellten Schaufelkanal --4-- mit den Leitschaufeln --5-- übergeht. Der Rotor --40-der Maschine mit den Laufschaufeln --41-- ist nur in Fig. 2 dargestellt.
Die Leitschaufeln --5-- sind um ihre Achsen --7-- drehbar in einen Leitschaufelträger --6-- eingesetzt ; ausserhalb des Leitschaufelträgers --6-- sind die Drehachsen --7-- der Schaufeln --5-mit Stellhebeln --8-- verbunden. die über Gleitsteine --10-- in Ringnuten --11-- von Nutringen - eingreifen. Die Ringe --12-- sind in einer Verstellhülse --13-- befestigt.
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Die Verstellhülse --13-- besteht aus zwei Teilstücken unterschiedlichen Durchmessers, die über eine flanschartige Trennwand --14-- miteinander verbunden sind. Die Verstellhülse --13-- ist weiterhin über mit ihr fest verbundene Stangen --15-- auf im Gehäuse --1-- angeordneten Auflageböcken --16-- in axialer Richtung verschiebbar abgestützt.
In Achsrichtung der Maschine erstreckt sich die Verstellhülse --13-- nur über die mit verstellbaren Leitschaufeln --5-- versehenen ersten Stufen des Verdichters, wobei sie den Leitschaufel- träger --6-- umschliesst.
Die für eine Verstellung der Leitschaufeln --5-- notwendige, axiale Verschiebung der Verstell- hülse --13-- erfolgt über drei über den Umfang der Verstellhülse --13-- verteilte Schubstangen --17--, die über Kugelgelenke --18-- (Fig. 2) gelagert sind. Diese sind jeweils mit Hilfe eines Zapfens --19-- zwischen zwei Laschen --20-- gehalten, die auf die in Strömungsrichtung weisende Fläche der flanschartigen Trennwand --14-- aufgeschweisst sind. Das andere Ende der Schubstange - ist über ein weiteres Kugelgelenk --24-- und einen Zapfen --25-- gehalten, der seinerseits radial in einen Stellring --26-- eingesetzt ist.
Der Mittelteil der Schubstange --17-- weist an seinen Enden nicht gezeigte Schraubengewinde auf, die in entsprechende Muttergewinde von Endstücken --21-- mehr oder weniger tief einschraubbar sind, so dass die axiale Länge der Schubstangen --17-- verändert werden kann ; ist die richtige Länge der individuellen Schubstange --17-- während der Montage eingestellt, wird sie mit Kontermuttern --23-- gesichert.
Der Ring --26-- sitzt, axial und radial geführt und gehalten, in einer Ringnut --27--, die mit selbstschmierendem Lagermaterial ausgekleidet ist. Infolge seiner axialen und radialen Führung und Halterung führt der Stellring --26-- in der Ringnut --27-- nur Drehbewegungen aus, die Winkeländerungen der Schubstangen relativ zur Längsrichtung der Maschine und damit axiale Verschiebungen der Verstellhülse --13-- hervorrufen.
Die Drehungen des Stellringes --26-- werden bewirkt durch einen ausserhalb des Gehäuses - 1-- angeordneten Stellmotor --28--. der über ein Getriebe --29-- eine durch eine Öffnung --36-- im Gehäuse --1-- durchgreifende Welle --30-- bewegt, auf der ein Hebel-31- (Fig. 2) sitzt. Der Hebelarm ist über ein weiteres Kugelgelenk --32-- und ein Gestänge --33--, das konstruktiv den gleichen Aufbau wie die Schubstangen --17-- besitzt, sowie ein zweites Kugelgelenk --34-- an einem Vorsprung --35-- des Stellringes --26-- angelenkt. Auf diese Weise bewirkt eine Drehung der Welle - bzw. des Hebels --31-- den Antrieb für die Drehbewegung des Stellringes --26--, der seinerseits eine Verschiebung der Verstellhülse --13-- in axialer Richtung, wie geschildert, bewirkt.
In Fig. 2 sind dabei die beiden Extremstellungen des Hebels --31-- bei der einen und bei der andern Endstellung der Verstellhülse --13-- angedeutet.
Zusammenfassend lässt sich die erfindungsgemässe Einrichtung wie folgt beschreiben :
Ein Stellmotor --28-- bewirkt über Getriebe --29--, einen Hebel --31-- und ein Gestänge --33-- eine Drehung des Stellringes-26- ; der Ring-26-- ist axial und radial geführt und gehalten, so dass er eine reine Drehung ausführt. Diese wird über drei, über den Umfang der Verstellhülse - 13-- verteilte Schubstangen --17--, die über Kugelgelenke --18, 24-- den Stellring --26-- mit der Stellhülse --13-- gelenkig verbinden, in eine axiale Verschiebung der Verstellhülse --13-- umgesetzt, durch die Leitschaufeln --5-- verstellt werden.
Mit dieser Konstruktion soll bei axialen Verschiebungen ein Verkanten und Verklemmen relativ kurzer Verstellhülsen mit relativ grossen Durchmessern verhindert werden.
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The invention relates to an adjusting device for the guide vanes of an axial compressor with an adjusting sleeve which is axially displaceable in the interior of the compressor and is driven by at least one servomotor, the connection between the servomotor and adjusting sleeves being made via push rods with ball-like ends.
Axial compressors with an adjusting device of the type mentioned above are known from CH-PS No. 553921; In this construction, the adjusting sleeve, which is slidably mounted on rods fixed to it on support blocks arranged in the housing, is axially displaced with the aid of two servomotors connected in parallel with respect to the working medium.
As a result of unavoidable synchronism inaccuracies of the two servomotors, the adjustment sleeve can jam in this construction if it has a relatively short axial length and a large diameter.
Furthermore, an adjustment device is known (CH-PS No. 557960), in which a rotatable adjustment ring is provided for each stage. The individual adjustment rings are interconnected by three spring bands distributed over the circumference, which in turn are rotatably mounted on the blade carrier. When a driven adjusting ring is turned, all the other adjusting rings turn in a linearly decreasing manner in the direction of the fixed point on the blade carrier, the spring bands being twisted. Because of the torsional stress on the spring bands, the rotation of the adjusting rings and thus an adjustment of the guide vanes are limited; moreover, the closer the step is to the point of contact of the spring bands on the blade carrier, the smaller the adjustment angle.
The object of the invention is to provide an adjusting device for the guide vanes of relatively few stages of an axial compressor, in which, on the one hand, the described clamping effect is avoided and, on the other hand, a relatively large angular range that is the same over all stages is covered during the adjustment. This object is achieved according to the invention in that the adjusting sleeve is first connected by at least three push rods distributed over its circumference to a concentric, rotatable and axially and radially guided adjusting ring which is driven by the actuator via a linkage and lever .
In the new design, the adjustment is carried out by a single servomotor, which acts on an adjusting ring via articulated levers and a linkage; by rotating the axially fixed and also radially guided adjusting ring, the likewise axially guided adjusting sleeve is axially displaced by the push rods, which then — as in the construction mentioned at the beginning — effects the guide vane adjustment via the adjusting lever. The arrangement of three push rods mounted on ball joints for the transmission of the actuating forces prevents tilting moments on the adjusting sleeve. Furthermore, the adjustment range of this adjustment system is sufficiently large compared to the spring band construction mentioned by using the three push rods.
To compensate for assembly inaccuracies, it is advantageous if the length of the push rods can be adjusted. The guidance of the adjusting ring in the axial and in the radial direction can be realized in a structurally simple manner if the adjusting ring is mounted in a groove of the blade carrier without lubrication.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment in conjunction with the drawings. 1 shows a plan view of a part of the lower half of a compressor housing, divided in a horizontal parting plane, in which the adjusting sleeve and the adjusting device are mounted; in the left part of the drawings, the adjustment sleeve has broken away in part up to the horizontal parting plane. Fig. 2 is a vertical section through the same housing part according to section line II-II of Fig. 1, with wide areas of the adjusting sleeve are also shown in section in this drawing.
The housing-l-of the compressor, which is only partially shown, with a suction-side end contains on the left the intake space --2--, which via an inlet ring --3-- into the vane channel (not shown) --4-- with the guide vanes - 5-- passes. The rotor --40 of the machine with the blades --41-- is only shown in Fig. 2.
The guide vanes --5-- are rotatable about their axes --7-- in a guide vane carrier --6--; Outside the guide vane carrier --6--, the axes of rotation --7-- of the vanes --5- are connected with adjusting levers --8--. which engage via sliding blocks --10-- in ring grooves --11-- from Nutringen. The rings --12-- are fastened in an adjustment sleeve --13--.
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The adjustment sleeve --13-- consists of two sections of different diameters, which are connected to each other via a flange-like partition --14--. The adjustment sleeve --13-- is still supported in the axial direction by means of rods --15-- firmly connected to it on support blocks --16-- arranged in the housing --1--.
In the axial direction of the machine, the adjustment sleeve --13-- only extends over the first stages of the compressor, which are provided with adjustable guide vanes --5--, and surrounds the guide vane carrier --6--.
The axial displacement of the adjusting sleeve --13-- necessary for adjusting the guide vanes --5-- is carried out via three push rods --17-- distributed over the circumference of the adjusting sleeve --13--, which via ball joints - 18-- (Fig. 2) are stored. These are each held by a pin --19-- between two brackets --20--, which are welded onto the surface of the flange-like partition wall --14-- pointing in the direction of flow. The other end of the push rod - is held by another ball joint --24-- and a pin --25--, which in turn is inserted radially into an adjusting ring --26--.
The middle part of the push rod --17-- has screw threads, not shown, at its ends, which can be screwed more or less deeply into corresponding nut threads of end pieces --21--, so that the axial length of the push rods --17-- are changed can; If the correct length of the individual push rod --17-- is set during assembly, it is secured with lock nuts --23--.
The ring --26-- sits, axially and radially guided and held, in an annular groove --27--, which is lined with self-lubricating bearing material. As a result of its axial and radial guidance and mounting, the adjusting ring --26-- only performs rotary movements in the ring groove --27--, which cause changes in the angle of the push rods relative to the longitudinal direction of the machine and thus axial displacements of the adjusting sleeve --13--.
The rotations of the adjusting ring --26-- are caused by a servomotor --28-- arranged outside the housing - 1--. which moves a gear --29-- through an opening --36-- in the housing --1-- through shaft --30--, on which a lever-31- (Fig. 2) sits. The lever arm is connected via a further ball joint --32-- and a linkage --33--, which has the same construction as the push rods --17--, as well as a second ball joint --34-- on a projection - 35-- of the collar --26-- articulated. In this way, a rotation of the shaft - or the lever --31-- causes the drive for the rotary movement of the adjusting ring --26--, which in turn causes the adjustment sleeve --13-- to move in the axial direction, as described .
2, the two extreme positions of the lever --31-- are indicated in one and in the other end position of the adjusting sleeve --13--.
In summary, the device according to the invention can be described as follows:
A servomotor --28-- uses a gearbox --29--, a lever --31-- and a linkage --33-- to rotate the adjusting ring-26-; the ring-26-- is guided and held axially and radially so that it performs a pure rotation. This is connected via three push rods --17-- distributed over the circumference of the adjusting sleeve - 13--, which connect the adjusting ring --26-- to the adjusting sleeve --13-- via ball joints --18, 24--, converted into an axial displacement of the adjustment sleeve --13--, through which the guide vanes --5-- are adjusted.
This construction is intended to prevent tilting and jamming of relatively short adjusting sleeves with relatively large diameters in the event of axial displacements.
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